流化床换热用PTFE/SiO2固体颗粒的制备及性能研究

摘要

随着现代工业技术的发展，蒸发装置不断改进和创新，惰性粒子流化床蒸发器亦称汽—液—固三相流流化床蒸发器，是一种新型高效蒸发设备。它具有良好的传热性能，其中填充的惰性固体颗粒能够起到良好的防、除垢作用和强化传热功能。
　　不同惰性固体颗粒的物性不同，其对垢层的破坏作用和强化传热的效果也不同。目前所采用的固体颗粒材质有玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯、刚玉、石英砂等，都是单一材质，尺寸从1mm~4mm不等。由于这些颗粒物性不同，在不同程度上都存在缺陷，因此研制满足一定操作条件的新型惰性固体颗粒，对流化床换热技术进一步推广应用具有重要意义。
　　本课题综合考虑二氧化硅（SiO2）微粉和聚四氟乙烯（PTFE）的优良特性，在PTFE粉末中添加不同含量的SiO2，对其进行填充改性，采用糊膏挤出方式，制备不同配比的复合型固体颗粒，考察了不同配比固体颗粒的密度、硬度和磨损情况变化，并应用于汽-液-固三相循环流化床换热器，进一步研究不同配比固体颗粒的传热系数及流化性能，及新型颗粒应用于流化床换热器的适宜操作参数，这对工业上的实际应用有一定的指导意义。
　　实验表明：在PTFE中添加SiO2能显著提高PTFE的密度及硬度，降低PTFE的摩擦系数；在SiO2添加量为12％时，制成的PTFE/SiO2复合固体颗粒应用于循环流化床换热器中，能够使其膜传热系数比加入纯PTFE颗粒的流化床的膜传热系数增加4.7%，强化传热效果较好；PTFE/SiO2复合固体颗粒加入流化床换热系统的适宜体积分率约为4%。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 课题意义及效益分析

1.3 聚四氟乙烯的结构与性能

1.4 二氧化硅的结构及性能

1.5 聚四氟乙烯改性研究进展

1.6 聚四氟乙烯的成型工艺

1.7 本课题研究内容

第二章 PTFE/SiO2固体颗粒制备实验

2.1 实验原料选用

2.2 实验设备

2.3 成分设计

2.4 尺寸设计

2.5 PTFE/SiO2固体颗粒的制备方案

2.6 试验结果

2.7 本章小结

第三章 PTFE/SiO2固体颗粒的性能测试方法

3.1 扫描电镜观察

3.2 密度测试

3.3 硬度及摩擦磨损性能测试

3.4 传热系数测试

第四章 PTFE/SiO2固体颗粒的性能研究

4.1 形貌分析

4.2 不同配比PTFE/SiO2固体颗粒密度、硬度分析

4.3 不同配比PTFE/SiO2固体颗粒的摩擦磨损情况

4.4 不同配比PTFE/SiO2固体颗粒的传热系数测试分析

4.5 PTFE/SiO2固体颗粒适宜添加的体积分率

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的科研成果